引掻き試験機および引掻き試験方法
【課題】引掻き試験の試験結果およびフィルム状試料の引掻き傷に対する判定の判定結果の再現性を確保し、判定結果の信頼性を客観的に示す。
【解決手段】引掻き試験機１０は、フィルム状試料２１を固定可能な載置面１１Ａを有する載置台１１と、該載置面１１Ａ上に固定されたフィルム状試料２１の表面に接触可能な先端部１３ａを有する引掻き部材１３と、載置面１１Ａ上に固定されたフィルム状試料２１の表面に引掻き部材１３の先端部１３ａを接触させた状態で引掻き部材１３に対して載置台１１を引掻き方向に相対移動可能な駆動装置１４と、フィルム状試料２１の表面のうち、少なくとも引掻き部材１３の先端部１３ａが接触する接触領域および引掻き部材１３の先端部１３ａが接触してきた軌跡領域を含む表面領域を拡大可能に撮像し、撮像結果の画像データを出力する顕微鏡１５と、画像データを表示する表示装置１６とを備える。
【解決手段】引掻き試験機１０は、フィルム状試料２１を固定可能な載置面１１Ａを有する載置台１１と、該載置面１１Ａ上に固定されたフィルム状試料２１の表面に接触可能な先端部１３ａを有する引掻き部材１３と、載置面１１Ａ上に固定されたフィルム状試料２１の表面に引掻き部材１３の先端部１３ａを接触させた状態で引掻き部材１３に対して載置台１１を引掻き方向に相対移動可能な駆動装置１４と、フィルム状試料２１の表面のうち、少なくとも引掻き部材１３の先端部１３ａが接触する接触領域および引掻き部材１３の先端部１３ａが接触してきた軌跡領域を含む表面領域を拡大可能に撮像し、撮像結果の画像データを出力する顕微鏡１５と、画像データを表示する表示装置１６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、引掻き試験機および引掻き試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば基板の載置面上に載置されたフィルム状試料上に鉛筆芯を当て付けた状態で基板または鉛筆芯を相対移動させ、フィルム状試料上の鉛筆芯による引掻き傷の有無を目視により判定する引掻き試験方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４４０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係る引掻き試験方法においては、フィルム状試料の引掻き傷の有無は目視により判定されるだけであるから、判定結果の信頼性を客観的に確認することが困難であるという問題が生じる。
しかも、例えば樹脂材などから成るフィルム状試料においては、引掻き傷の経時変化が大きい場合があり、引掻き傷の生成後に目視による観察を行なうまでに要する時間にばらつきがあると、判定結果の再現性が損なわれてしまうという問題が生じる。
また、鉛筆芯による引掻き試験において、鉛筆芯を所定形状に研磨する作業が人の手作業により行なわれる場合には、鉛筆芯の研磨状態を均一にすることが困難であって、引掻き試験の試験結果の再現性が損なわれてしまう虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、引掻き試験の試験結果およびフィルム状試料の引掻き傷に対する判定の判定結果の再現性を確保し、判定結果の信頼性を客観的に示すことが可能な引掻き試験機および引掻き試験方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の請求項１に係る引掻き試験機は、フィルム状試料（例えば、実施の形態でのフィルム状試料２１）を固定可能な載置面（例えば、実施の形態での載置面１１Ａ）を有する載置台（例えば、実施の形態での載置台１１）と、該載置面上に固定された前記フィルム状試料の表面に接触可能な先端部（例えば、実施の形態での先端部１３ａ）を有する引掻き部材（例えば、実施の形態での引掻き部材１３）と、前記載置面上に固定された前記フィルム状試料の表面に前記引掻き部材の先端部を接触させた状態で前記引掻き部材に対して前記載置台を所定の引掻き方向に相対移動可能な駆動装置（例えば、実施の形態での駆動装置１４）とを備える引掻き試験機（例えば、実施の形態での引掻き試験機１０）であって、前記フィルム状試料の表面のうち、少なくとも前記引掻き部材の先端部が接触する領域および前記引掻き部材の先端部が接触してきた軌跡領域を含む表面領域を拡大可能に撮像し、撮像結果の画像データを出力する撮像装置（例えば、実施の形態での顕微鏡１５）と、該撮像装置から出力された前記画像データを表示する表示装置（例えば、実施の形態での表示装置１６）とを備える。
【０００７】
さらに、本発明の請求項２に係る引掻き試験機では、前記載置台は透光性部材から成り、前記フィルム状試料は透光性を有し、前記撮像手段は、前記載置台の前記載置面に対して裏面側に配置され、前記載置面上に固定された前記フィルム状試料の表面を、前記載置台および前記フィルム状試料を透過して撮像する。
【０００８】
さらに、本発明の請求項３に係る引掻き試験機は、前記引掻き部材の先端部が接触する前記フィルム状試料の表面に作用する垂直方向の押付け力（例えば、実施の形態での押付け力Ｆｎ）および水平方向の接線力（例えば、実施の形態での接線力Ｆｔ）を検出する検出手段（例えば、実施の形態での検出部３３および接線力演算部５１および押付け力演算部５２）を備える。
【０００９】
さらに、本発明の請求項４に係る引掻き試験機では、前記フィルム状試料の表面に接触する前記引掻き部材の先端部の接触面積は、前記先端部の形状に応じた所定接触面積以上である。
【００１０】
さらに、本発明の請求項５に係る引掻き試験機では、前記引掻き部材は前記フィルム状試料よりも耐磨耗性が高い材質から成り、鉛筆芯と同一の直径の円柱状に形成された前記引掻き部材の先端部の前記所定接触面積は１５０００μｍ２である。
【００１１】
また、本発明の請求項６に係る引掻き試験方法は、請求項１に記載の引掻き試験機を用いる引掻き試験方法であって、前記画像データに基づき、前記フィルム状試料の表面での前記引掻き部材の先端部による引掻き傷の有無を判定し、該判定の結果に応じて前記フィルム状試料を分類する。
【００１２】
さらに、本発明の請求項７に係る引掻き試験方法は、前記引掻き部材の先端部が接触する前記フィルム状試料の表面に作用する垂直方向の押付け力と水平方向の接線力とを検出し、前記押付け力と前記接線力との比によるスクラッチ摩擦係数に応じて前記フィルム状試料の耐引掻き性の優劣を判定し、該判定の結果に応じて前記フィルム状試料を分類する。
【００１３】
さらに、本発明の請求項８に係る引掻き試験方法は、前記引掻き部材の先端部が接触する前記フィルム状試料の表面に作用する力に応じた耐荷重ＣＬと、前記引掻き部材の先端部の接触面積Ａと、前記フィルム状試料の降伏応力σと、前記引掻き部材の先端部の接触長さＬと、前記フィルム状試料の固形量に応じた膜厚Ｈとによる耐スクラッチ性パラメータＦｐ（＝（（ＣＬ／Ａ）／σ）×（Ｌ／Ｈ））を演算し、該耐引掻き性パラメータＦに応じて前記フィルム状試料の耐引掻き性の優劣を判定し、該判定の結果に応じて前記フィルム状試料を分類する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１に係る引掻き試験機によれば、フィルム状試料の表面のうち、少なくとも引掻き部材の先端部が接触する領域および引掻き部材の先端部が接触してきた軌跡領域を含む表面領域の画像データは、表示装置にリアルタイムに表示可能である。
このため、画像データに基づく所定の判定処理を所定のタイミング（例えば、引掻き部材に対して載置台を相対移動中の逐次のタイミングや、引掻き部材に対する載置台の相対移動が完了した時点など）で実行することができ、所定の判定処理を実行するタイミングにばらつきが生じることに起因して判定結果の再現性が損なわれてしまことを防止することができる。
【００１５】
さらに、本発明の請求項２に係る引掻き試験機によれば、引掻き部材の先端部が接触するフィルム状試料の領域を載置台の裏面側から容易に撮像することができ、フィルム状試料の表面に対する引掻き部材の先端部の接触状態を、例えば引掻き部材に対して載置台を相対移動中などのリアルタイムに表示装置に表示することができる。
【００１６】
さらに、本発明の請求項３に係る引掻き試験機によれば、引掻き部材の先端部によってフィルム状試料の表面に作用する押付け力および接線力を、例えば引掻き部材に対して載置台を相対移動中などのリアルタイムに自動的に検出することができる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項４に係る引掻き試験機によれば、引掻き部材の先端部の接触面積を、引掻き部材の先端部の形状に応じた所定接触面積以上に設定することにより、所定の耐引掻き性パラメータによってフィルム状試料の耐引掻き性を判定する所定の判定処理の判定結果が引掻き部材の先端部の接触面積に応じて変動してしまうことを防止し、フィルム状試料の耐引掻き性の定量的評価に対する所望の信頼性および再現性を確保することができる。
【００１８】
さらに、本発明の請求項５に係る引掻き試験機によれば、鉛筆芯と同一の直径の円柱状かつフィルム状試料よりも耐磨耗性が高い材質から成る引掻き部材の先端部の接触面積を、１５０００μｍ２以上に設定することにより、所定の耐引掻き性パラメータによってフィルム状試料の耐引掻き性を判定する所定の判定処理の判定結果が引掻き部材の先端部の接触面積に応じて変動してしまうことを防止し、フィルム状試料の耐引掻き性の定量的評価に対する所望の信頼性および再現性を確保することができる。
しかも、鉛筆芯とは異なり、フィルム状試料よりも耐磨耗性が高い材質から成る引掻き部材の先端部によって、引掻き試験の試験結果の再現性を確保することができる。
【００１９】
また、本発明の請求項６に係る引掻き試験方法によれば、フィルム状試料の表面のうち、少なくとも引掻き部材の先端部が接触する領域および引掻き部材の先端部が接触してきた軌跡領域を含む表面領域の画像データは、表示装置にリアルタイムに表示可能である。
このため、画像データに基づき引掻き傷の有無を判定する所定の判定処理を所定のタイミング（例えば、引掻き部材に対して載置台を相対移動中の逐次のタイミングや、引掻き部材に対する載置台の相対移動が完了した時点など）で実行することができ、所定の判定処理を実行するタイミングにばらつきが生じることに起因して判定結果の再現性が損なわれてしまことを防止することができる。
【００２０】
さらに、本発明の請求項７に係る引掻き試験機方法によれば、スクラッチ摩擦係数に応じてフィルム状試料の耐引掻き性の優劣を判定することにより、判定結果の所望の信頼性および再現性を確保することができる。
【００２１】
さらに、本発明の請求項８に係る引掻き試験機方法によれば、耐引掻き性パラメータＦに応じてフィルム状試料の耐引掻き性の優劣を判定することにより、判定結果の所望の信頼性および再現性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るフィルム状試料の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の一部を拡大して示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の一部を拡大して示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の一部を拡大して示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の顕微鏡から出力される画像データの例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の処理装置の構成図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機を用いた引掻き試験により得られる押付け力Ｆｎとスクラッチ摩擦係数μｓとの対応関係の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の顕微鏡から出力される画像データの例をスクラッチ摩擦係数μｓに応じて示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の顕微鏡から出力される画像データの例を引掻き傷の有無に応じて示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機を用いた引掻き試験により得られる接触面積と負荷荷重との対応関係の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機を用いた引掻き試験により得られる接触面積と異なるフィルム状試料毎の耐荷重との対応関係の一例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機を用いた引掻き試験により得られる接触面積と耐スクラッチ性パラメータＦｐとの対応関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態に係る引掻き試験機および引掻き試験方法について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による引掻き試験機１０は、例えば図１に示すように、載置台１１と、引掻き部材支持部１２と、引掻き部材１３と、駆動装置１４と、顕微鏡１５と、表示装置１６と、処理装置１７とを備えて構成されている。
【００２４】
載置台１１は、例えばアクリル樹脂やガラスなどの透光性部材から成り、フィルム状試料２１を固定可能な載置面１１Ａを有している。
載置台１１は、この駆動装置１４から出力される駆動力によって支持台１０ａに対して水平方向の所定の引掻き方向に往復移動可能に構成されている。
【００２５】
なお、フィルム状試料２１は、例えば光学フィルムや透明導電フィルムなどの機能性フィルムであって、例えば図２に示す試験用のフィルム状試料２１は、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）から成るなる基材と、紫外線硬化樹脂を酢酸エチルで希釈して得られる塗液を基材の表面上に所定の塗布方向に塗布して形成されたハードコート層とを備えて構成されている。
【００２６】
この試験用のフィルム状試料２１では、ハードコート層の厚さ（膜厚）は、紫外線硬化樹脂を酢酸エチルで希釈して得られる塗液のＮＶ値（固形量ｗｔ％）に応じた値となっている。
【００２７】
引掻き部材支持部１２は、例えば図１に示すように、支持台１０ａに固定されて鉛直方向上方に伸びる支持柱１０ｂに設けられた４節平行リンク機構３１と、この４節平行リンク機構３１の揺動端部３１ａに固定された錘支持台３２および検出部３３および引掻き部材固定部３４とを備えて構成されている。
【００２８】
４節平行リンク機構３１は、例えば、支持台１０ａに固定されて鉛直方向上方に伸びるように形成された支持柱１０ｂにおいて上下方向に離間した２つの揺動支点３１ｂ，３１ｂと、２つの揺動支点３１ｂ，３１ｂにより支持された２つの平行なリンクレバー３１ｃ，３１ｃと、支持柱１０ｂと同様に鉛直方向に伸びるように形成され、２つのリンクレバー３１ｃ，３１ｃの端部同士を接続する揺動端部３１ａとを備えている。
そして、揺動端部３１ａは、支持柱１０ｂに平行（つまり鉛直方向に平行）な状態を維持しつつ２つの揺動支点３１ｂ，３１ｂに対して揺動可能とされている。
【００２９】
また、２つのリンクレバー３１ｃ，３１ｃのうち、一方のリンクレバー３１ｃには、揺動支点３１ｂからリンクレバー３１ｃの延在方向の反対方向に伸びるバランスレバー３１ｄが一体に形成され、このバランスレバー３１ｄにはバランス錘３１ｅが連結されている。
【００３０】
これらのバランスレバー３１ｄおよびバランス錘３１ｅは、錘支持台３２に錘が載置されていない状態かつ引掻き部材固定部３４に引掻き部材１３が固定された状態で２つのリンクレバー３１ｃ，３１ｃを水平に維持するように設定されている。
これにより、錘支持台３２に適宜の錘が載置されることによって、引掻き部材１３の先端部１３ａに鉛直方向下方に向かう荷重が作用するようになっている。
【００３１】
錘支持台３２は、例えば図３および図４に示すように、４節平行リンク機構３１の揺動端部３１ａに固定され、適宜の錘が載置された場合に、この錘による荷重を揺動端部３１ａおよび検出部３３および引掻き部材固定部３４を介して引掻き部材１３の先端部１３ａに作用させる。
【００３２】
検出部３３は、４節平行リンク機構３１の揺動端部３１ａに固定され、第１ひずみ検出部４１と、第２ひずみ検出部４２とを備えて構成されている。
第１ひずみ検出部４１は、例えば、水平方向に平行に所定間隔をおいて配置された２つの第１板ばね４１ａ，４１ａと、２つの第１板ばね４１ａ，４１ａの各表面上に配置された２つの第１ひずみゲージ４１ｂ，４１ｂとを備えて構成されている。
【００３３】
第２ひずみ検出部４２は、例えば、鉛直方向に平行に所定間隔をおいて配置された２つの第２板ばね４２ａ，４２ａと、２つの第２板ばね４２ａ，４２ａの各表面上に配置された２つの第２ひずみゲージ４２ｂ，４２ｂとを備えて構成されている。
そして、各ひずみゲージ４１ｂ，４２ｂから出力される検出結果の信号は、処理装置１７に入力されている。
【００３４】
引掻き部材固定部３４は、検出部３３を介して４節平行リンク機構３１の揺動端部３１ａに固定され、引掻き部材１３を着脱可能に固定する。
【００３５】
例えば、引掻き部材固定部３４は、引掻き部材１３の先端部１３ａが第２ひずみ検出部４２の２つの第２ひずみゲージ４２ｂ，４２ｂの鉛直方向下方に位置するように、かつ引掻き部材１３の中心軸が鉛直方向に対して所定角度（例えば、４５°など）で傾斜するようにして引掻き部材１３を固定する。
【００３６】
引掻き部材１３は、例えば鉛筆や、鉛筆芯と同一の直径の円柱状かつフィルム状試料２１よりも耐磨耗性が高い材質（例えば、鋼材など）から成る先端部１３ａを有する棒状部材などであって、載置台１１の載置面１１Ａ上に固定されたフィルム状試料２１の表面に接触可能な先端部１３ａを有している。
【００３７】
駆動装置１４は、例えばモータおよびラックアンドピニオン機構（図示略）などを具備して支持台１０ａ上に配置され、載置台１１を支持台１０ａに対して水平方向の所定の引掻き方向に所定速度で往復移動させる。
これにより、例えば図５に示すように、載置面１１Ａ上に固定されたフィルム状試料２１の表面に引掻き部材１３の先端部１３ａを接触させた状態で引掻き部材１３に対して載置台１１が所定の引掻き方向に相対移動する。
【００３８】
顕微鏡１５は、例えば図１に示すように、載置台１１の載置面１１Ａに対して裏面側に配置され、載置面１１Ａ上に固定されたフィルム状試料２１の表面を、載置台１１およびフィルム状試料２１を透過して、拡大可能に撮像し、撮像結果の画像データを出力する。
顕微鏡１５は、例えば、フィルム状試料２１の表面のうち、少なくとも引掻き部材１３の先端部１３ａが接触する接触領域および載置台１１の移動に伴い引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しつつ移動してきた軌跡領域を含む表面領域を拡大可能に撮像する。
【００３９】
表示装置１６は、顕微鏡１５および処理装置１７に接続され、例えば、顕微鏡１５から出力された画像データをリアルタイムに表示したり、例えば処理装置１７から出力される各種のデータなどを表示する。
【００４０】
なお、顕微鏡１５から出力される画像データ（つまり、引掻き試験機１０を用いたフィルム状試料２１に対する引掻き試験の試験結果）は、例えば図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、引掻き部材１３によってフィルム状試料２１の表面に生じる引掻き傷の有無、および引掻き傷の程度に応じて分類可能である。
【００４１】
例えば図６（Ａ）〜（Ｃ）に示す画像データは、引掻き部材１３に対する載置台１１の相対移動によって引掻き部材（例えば、鉛筆）１３の先端部１３ａがフィルム状試料２１の表面上の接触領域まで移動した状態を示す画像データである。
そして、例えば図６（Ａ）に示す画像データは、引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しつつ移動してきた軌跡領域に引掻き傷が存在しない場合（傷無の場合）に分類される。
また、例えば図６（Ｂ）に示す画像データは、軌跡領域に軽度の引掻き傷が存在する場合（軽度の場合）に分類される。
また、例えば図６（Ｃ）に示す画像データは、軌跡領域に重度の引掻き傷が存在する場合（重度の場合）に分類される。
【００４２】
処理装置１７は、例えば図７に示すように、接線力演算部５１と、押付け力演算部５２と、スクラッチ摩擦係数演算部５３と、耐スクラッチ性判定部５４と、記憶部５５とを備えて構成されている。
【００４３】
接線力演算部５１は、例えば図４に示すように、第２ひずみゲージ４２ｂから出力される検出結果の信号に基づき、第２板ばね４２ａの曲げ歪みΔε２を取得する。
そして、第２ひずみゲージ４２ｂの直下に引掻き部材１３の先端部１３ａが配置されていることから、曲げ歪みΔε２は接線力（つまり、水平方向の所定の引掻き方向に引掻き部材１３の先端部１３ａに作用する力）Ｆｔのみに依存するとして、接線力Ｆｔによる第２板ばね４２ａの曲げ歪みΔε２Ｆｔは曲げ歪みΔε２に等しいとする。
そして、予め較正により得られた定数Ｃ３により接線力Ｆｔ（＝Ｃ３×Δε２Ｆｔ）を算出し、この算出結果を出力する。
【００４４】
また、接線力演算部５１は、予め較正により得られた定数Ｃ２により、接線力Ｆｔによる第１板ばね４１ａの曲げ歪みΔε１Ｆｔ（＝Ｃ２×Δε２Ｆｔ）を算出し、この算出結果を押付け力演算部５２に出力する。
【００４５】
押付け力演算部５２は、第１ひずみゲージ４１ｂから出力される検出結果の信号に基づき、第１板ばね４１ａの曲げ歪みΔε１を取得する。
そして、曲げ歪みΔε１は接線力Ｆｔおよび押付け力（つまり、鉛直方向下方に引掻き部材１３の先端部１３ａに作用する力）Ｆｎに依存するとして、接線力Ｆｔによる第１板ばね４１ａの曲げ歪みΔε１Ｆｔと押付け力Ｆｎによる第１板ばね４１ａの曲げ歪みΔε１Ｆｎの和は曲げ歪みΔε１に等しいとする。
【００４６】
そして、押付け力演算部５２は、接線力演算部５１から出力された接線力Ｆｔによる第１板ばね４１ａの曲げ歪みΔε１Ｆｔ（＝Ｃ２×Δε２Ｆｔ）を曲げ歪みΔε１から減算して、押付け力Ｆｎによる第１板ばね４１ａの曲げ歪みΔε１Ｆｎを算出する。
そして、予め較正により得られた定数Ｃ１により押付け力Ｆｎ（＝Ｃ１×Δε１Ｆｎ）を算出し、この算出結果を出力する。
【００４７】
スクラッチ摩擦係数演算部５３は、例えば図７に示すように、接線力演算部５１から出力される接線力Ｆｔと押付け力演算部５２から出力される押付け力Ｆｎとの比によってスクラッチ摩擦係数μｓ（＝Ｆｔ／Ｆｎ）を演算し、この演算結果を出力する。
【００４８】
なお、顕微鏡１５から出力される画像データ（つまり、引掻き試験機１０を用いたフィルム状試料２１に対する引掻き試験の試験結果）は、例えば図８に示すように、スクラッチ摩擦係数演算部５３から出力されるスクラッチ摩擦係数μｓに応じて分類可能である。
【００４９】
例えば図８において、フィルム状試料２１に対する目視では引掻き傷の存在が認められない場合（傷無および軽度（傷無）の場合）と、フィルム状試料２１に対する目視でも引掻き傷の存在が認められる場合（軽度（傷有）および重度の場合）とは、押付け力Ｆｎの大きさに依らずに、スクラッチ摩擦係数μｓの所定値（例えば、μｓ＝０．１４）によって分類可能である。
これにより、フィルム状試料２１に対する目視による引掻き傷の有無に応じた分類結果と、スクラッチ摩擦係数μｓの所定値による分類結果とを整合させることができる。
【００５０】
なお、例えば図８において、軽度（傷無）の場合は、フィルム状試料２１の表面上において引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しつつ移動してきた軌跡領域に引掻き傷が存在しない場合である。
また、軽度（傷無）の場合は、画像データにおいては軌跡領域に軽度の引掻き傷の存在が認められるが、フィルム状試料２１に対する目視では引掻き傷の存在が認められない場合である。
また、軽度（傷有）の場合は、画像データにおいて軌跡領域に軽度の引掻き傷の存在が認められ、フィルム状試料２１に対する目視でも引掻き傷の存在が認められる場合である。
また、重度の場合は、画像データにおいて軌跡領域に重度の引掻き傷の存在が認められ、フィルム状試料２１に対する目視でも引掻き傷の存在が認められる場合である。
【００５１】
さらに、例えば図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、画像データにおいて軌跡領域に重度の引掻き傷の存在が認められる重度の場合においては、スクラッチ摩擦係数μｓの増大に伴い、引掻き傷の程度（例えば、引掻き傷の太さおよび引掻き傷の数など）が増大傾向に変化する。
これにより、引掻き傷の程度に応じたスクラッチ摩擦係数μｓによって、顕微鏡１５から出力される画像データを分類可能である。
【００５２】
耐スクラッチ性判定部５４は、少なくとも接線力演算部５１から出力される接線力Ｆｔまたは押付け力演算部５２から出力される押付け力Ｆｎと、予め記憶部５５に記憶している各種のパラメータとに基づき、耐スクラッチ性パラメータＦｐを演算し、この演算結果を出力する。
【００５３】
例えば、耐スクラッチ性判定部５４は、引掻き部材１３の先端部１３ａが接触するフィルム状試料２１の表面に作用する力（例えば、押付け力Ｆｎ）に応じた耐荷重ＣＬと、フィルム状試料２１の表面に接触する引掻き部材１３の先端部１３ａの接触面積Ａと、フィルム状試料２１の降伏応力σと、引掻き部材１３の先端部１３ａの接触長さＬと、フィルム状試料２１の固形量に応じた膜厚Ｈとにより、
耐スクラッチ性パラメータＦｐ（＝（（ＣＬ／Ａ）／σ）×（Ｌ／Ｈ））を演算する。
【００５４】
なお、耐荷重ＣＬは、例えば錘支持台３２に載置される錘が変更される複数回の引掻き試験毎に演算される押付け力Ｆｎに基づき設定される。
また、接触面積Ａは、例えば引掻き試験によって得られる画像データにおいて引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しているフィルム状試料２１の表面上の接触領域の面積に基づき設定される。
また、降伏応力σは、例えば錘支持台３２に載置される錘が変更される複数回の引掻き試験毎に演算される押付け力Ｆｎと、各引掻き試験後のフィルム状試料２１に対する断面観察とに基づき設定される。
【００５５】
また、接触長さＬは、例えば引掻き試験によって得られる画像データにおいて引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しているフィルム状試料２１の表面上の接触領域の引掻きに垂直な方向の長さに基づき設定される。
また、膜厚Ｈは、例えば予め既知とされるフィルム状試料２１のハードコート層のＮＶ値（固形量ｗｔ％）に応じた厚さに基づき設定される。
【００５６】
そして、顕微鏡１５から出力される画像データ（つまり、引掻き試験機１０を用いたフィルム状試料２１に対する引掻き試験の試験結果）は、耐スクラッチ性判定部５４から出力される耐スクラッチ性パラメータＦｐに応じて分類可能である。
【００５７】
例えば図１０（Ａ），（Ｂ）に示す画像データは、引掻き部材１３を鉛筆芯と同一の直径の円柱状かつフィルム状試料２１よりも耐磨耗性が高い材質（例えば、鋼材など）から成る先端部１３ａを有する棒状部材とした場合において、引掻き部材１３に対する載置台１１の相対移動によって引掻き部材１３の先端部１３ａがフィルム状試料２１の表面上の接触領域まで移動した状態を示す画像データである。
【００５８】
そして、例えば図１０（Ａ）に示す画像データは、引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しつつ移動してきた軌跡領域に引掻き傷が存在する場合（引掻き傷有り）に分類され、例えば図１０（Ｂ）に示す画像データは、軌跡領域に引掻き傷が存在しない場合（引掻き傷無し）に分類される。
【００５９】
これらの引掻き傷の有無は、例えば図１１に示すように、例えば押付け力Ｆｎに応じた負荷荷重と接触面積とに応じて変化する。
例えば、負荷荷重の増大に伴い、引掻き傷有りに分類される接触面積の下限値は低下傾向に変化し、接触面積の増大に伴い、引掻き傷有りに分類される負荷荷重の下限値は増大傾向に変化する。
【００６０】
また、例えば図１２に示すように、引掻き部材１３を鉛筆芯と同一の直径の円柱状かつフィルム状試料２１よりも耐磨耗性が高い材質（例えば、鋼材など）から成る先端部１３ａを有する棒状部材とした場合において、膜厚Ｈが異なる３つのフィルム状試料２１（試料ａ，試料ｂ，試料ｃ）に対して、例えば押付け力Ｆｎに応じた耐荷重は接触面積の増大に伴い線形的に増大傾向に変化する。
【００６１】
これらに対して、例えば図１３に示すように、引掻き部材１３を鉛筆芯と同一の直径の円柱状かつフィルム状試料２１よりも耐磨耗性が高い材質（例えば、鋼材など）から成る先端部１３ａを有する棒状部材とした場合において、耐スクラッチ性パラメータＦｐは、３つのフィルム状試料２１（試料ａ，試料ｂ，試料ｃ）に依らずに、所定接触面積（例えば、１５０００μｍ２など）以上において接触面積に依らずに一定となる。
【００６２】
なお、３つのフィルム状試料２１（試料ａ，試料ｂ，試料ｃ）は、例えば、順次、試料ａと，試料ｂと，試料ｃとにおいて、ハードコート層のＮＶ値（固形量ｗｔ％）が増大している。
【００６３】
すなわち、例えば図１１および図１２に示す負荷荷重および耐荷重は接触面積の変化に応じて変化することに対して、例えば図１３に示すように、耐スクラッチ性パラメータＦｐは所定接触面積（例えば、１５０００μｍ２など）以上において接触面積の変化に関わらずに一定値となる。
しかも、この所定接触面積（例えば、１５０００μｍ２など）は、フィルム状試料２１の膜厚Ｈつまりハードコート層のＮＶ値（固形量ｗｔ％）に応じた厚さに関わらずに同一となる。
これにより、接線力Ｆｔまたは押付け力Ｆｎと、予め記憶部５５に記憶している各種のパラメータとに基づく耐スクラッチ性パラメータＦｐによって、顕微鏡１５から出力される画像データを分類可能である。
【００６４】
なお、引掻き部材１３を鉛筆芯と同一の直径の円柱状かつフィルム状試料２１よりも耐磨耗性が高い材質（例えば、鋼材など）から成る先端部１３ａを有する棒状部材とした場合において、所定接触面積を１５０００μｍ２としたが、この所定接触面積は引掻き部材１３の先端部１３ａの形状に応じて変更可能である。
【００６５】
本実施の形態による引掻き試験機１０は上記構成を備えており、次に、この引掻き試験機１０を用いた引掻き試験方法について説明する。
【００６６】
先ず、載置台１１の載置面１１Ａ上にフィルム状試料２１を固定する。
次に、引掻き部材１３の先端部１３ａが第２ひずみ検出部４２の２つの第２ひずみゲージ４２ｂ，４２ｂの鉛直方向下方に位置するようにして、引掻き部材固定部３４に引掻き部材１３を固定する。
【００６７】
次に、例えばバランスレバー３１ｄに連結されたバランス錘３１ｅの位置などを調整することによって、錘支持台３２に錘が載置されていない状態かつ引掻き部材固定部３４に引掻き部材１３が固定された状態で２つのリンクレバー３１ｃ，３１ｃを水平にする。
次に、錘支持台３２に適宜の錘を載置して、載置台１１の載置面１１Ａ上に固定されたフィルム状試料２１の表面に引掻き部材１３の先端部１３ａを接触させる。
【００６８】
次に、駆動装置１４による載置台１１の駆動および顕微鏡１５によるフィルム状試料２１の表面の撮像および各ひずみゲージ４１ｂ，４２ｂによる検出を開始する。
これにより、載置台１１は支持台１０ａおよび引掻き部材１３に対して水平方向の所定の引掻き方向に所定速度で相対移動する。
そして、フィルム状試料２１の表面のうち、少なくとも引掻き部材１３の先端部１３ａが接触する接触領域および載置台１１の移動に伴い引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しつつ移動する軌跡領域を含む表面領域を、載置台１１およびフィルム状試料２１の裏面側から透過して、拡大可能に逐次撮像して得られた画像データが、顕微鏡１５から逐次出力される。
そして、各ひずみゲージ４１ｂ，４２ｂから検出結果の信号が出力される。
【００６９】
次に、顕微鏡１５から逐次出力される画像データの表示装置１６での表示を開始する。
そして、各ひずみゲージ４１ｂ，４２ｂから逐次出力される検出結果の信号に基づき、押付け力Ｆｎおよび接線力Ｆｔを算出し、さらに、少なくともスクラッチ摩擦係数μｓまたは耐スクラッチ性パラメータＦｐを算出する。
【００７０】
そして、表示装置１６に表示される画像データに基づき、フィルム状試料２１の表面での引掻き部材１３の先端部１３ａによる引掻き傷の有無を判定し、この判定の結果に応じてフィルム状試料２１を分類する。
また、少なくともスクラッチ摩擦係数μｓまたは耐スクラッチ性パラメータＦｐに応じてフィルム状試料２１の耐引掻き性の優劣を判定し、この判定の結果に応じてフィルム状試料２１を分類する。
【００７１】
なお、耐引掻き性の優劣は、例えば目視により検知可能な引掻き傷の有無や、例えばフィルム状試料２１の表面を拡大撮像して得られる画像データ上で検知可能な引掻き傷の有無や、例えば引掻き傷の程度（例えば、引掻き傷の太さおよび引掻き傷の数など）などに関連した優劣である。
【００７２】
また、表示装置１６に表示される画像データまたは各ひずみゲージ４１ｂ，４２ｂから出力される検出結果に基づく各種の判定処理は、例えば、引掻き部材１３に対して載置台１１を相対移動中の逐次のタイミングや、引掻き部材１３に対する載置台１１の相対移動が完了した時点などの所定に固定されたタイミングで実行する。
【００７３】
上述したように、本実施の形態による引掻き試験機１０によれば、フィルム状試料２１の表面のうち、少なくとも引掻き部材１３の先端部１３ａが接触する接触領域および引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しつつ移動してきた軌跡領域を含む表面領域の画像データは、表示装置１６においてリアルタイムに表示可能である。
このため、画像データに基づく各種の判定処理を所定のタイミング（例えば、引掻き部材１３に対して載置台１１を相対移動中の逐次のタイミングや、引掻き部材１３に対する載置台１１の相対移動が完了した時点などの所定に固定されたタイミング）で実行することができ、各種の判定処理を実行するタイミングにばらつきが生じることに起因して判定結果の再現性が損なわれてしまことを防止することができる。
【００７４】
さらに、引掻き部材１３の先端部１３ａが接触するフィルム状試料２１の領域を顕微鏡１５によって載置台１１の裏面側から容易に撮像することができ、フィルム状試料２１の表面に対する引掻き部材１３の先端部１３ａの接触状態を、例えば引掻き部材１３に対して載置台１１を相対移動中の期間などでリアルタイムに表示装置１６に表示することができる。
これにより、引掻き試験機１０を用いたフィルム状試料２１に対する引掻き試験の試験結果をより詳細に分類することが可能である。
【００７５】
さらに、各ひずみゲージ４１ｂ，４２ｂから逐次出力される検出結果の信号に基づき、引掻き部材１３の先端部１３ａによってフィルム状試料２１の表面に作用する押付け力Ｆｎおよび接線力Ｆｔを、所定のタイミング（例えば、引掻き部材１３に対して載置台１１を相対移動中の逐次のタイミングや、引掻き部材１３に対する載置台１１の相対移動が完了した時点などの所定に固定されたタイミング）で検出することができる。
これにより、例えば引掻き部材１３に対して載置台１１を相対移動中の期間などのリアルタイムに自動的に検出することが可能である。
【００７６】
さらに、引掻き部材１３の先端部１３ａの接触面積を、引掻き部材１３の先端部１３ａの形状に応じた所定接触面積以上に設定することにより、所定の耐スクラッチ性パラメータＦｐによってフィルム状試料２１の耐引掻き性を判定する所定の判定処理の判定結果が引掻き部材１３の先端部１３ａの接触面積に応じて変動してしまうことを防止し、フィルム状試料２１の耐引掻き性の定量的評価に対する所望の信頼性および再現性を確保することができる。
【００７７】
特に、鉛筆芯と同一の直径の円柱状かつフィルム状試料２１よりも耐磨耗性が高い材質から成る引掻き部材１３の先端部１３ａの接触面積を、１５０００μｍ２以上に設定することにより、所定の耐スクラッチ性パラメータＦｐによってフィルム状試料２１の耐引掻き性を判定する所定の判定処理の判定結果が引掻き部材１３の先端部１３ａの接触面積に応じて変動してしまうことを防止し、フィルム状試料２１の耐引掻き性の定量的評価に対する所望の信頼性および再現性を確保することができる。
しかも、鉛筆芯とは異なる、かつフィルム状試料２１よりも耐磨耗性が高い材質から成る引掻き部材１３の先端部１３ａによって、引掻き試験の試験結果の再現性を確保することができる。
【００７８】
また、本実施の形態による引掻き試験方法によれば、画像データに基づき引掻き傷の有無を判定し、該判定の結果に応じてフィルム状試料２１を分類する所定の処理を所定のタイミング（例えば、引掻き部材１３に対する載置台１１の相対移動が完了した時点などの所定に固定されたタイミング）で実行することができ、所定の処理を実行するタイミングにばらつきが生じることに起因して処理結果の再現性が損なわれてしまことを防止することができる。
【００７９】
さらに、スクラッチ摩擦係数μｓまたは耐スクラッチ性パラメータＦｐに応じてフィルム状試料２１の耐引掻き性の優劣を判定することにより、判定結果の所望の信頼性および再現性を確保することができる。
【００８０】
なお、上述した実施の形態において、処理装置１７は、顕微鏡１５から出力される画像データに対して自動的に所定の画像処理を行なう画像処理部を備えてもよい。
この画像処理部は、例えば顕微鏡１５から逐次出力される画像データに対してリアルタイムに所定の画像処理を実行することにより、例えば引掻き部材１３によってフィルム状試料２１の表面に生じる引掻き傷の有無の判定や、例えば接触面積Ａおよび接触長さＬなどの各種のパラメータの算出などを自動的に実行してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０ 引掻き試験機
１１ 載置台
１１Ａ 載置面
１３ａ 先端部
１３ 引掻き部材
１４ 駆動装置
１５ 顕微鏡（撮像装置）
１６ 表示装置
２１ フィルム状試料
３３ 検出部（検出手段）
５１ 接線力演算部（検出手段）
５２ 押付け力演算部（検出手段）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、引掻き試験機および引掻き試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば基板の載置面上に載置されたフィルム状試料上に鉛筆芯を当て付けた状態で基板または鉛筆芯を相対移動させ、フィルム状試料上の鉛筆芯による引掻き傷の有無を目視により判定する引掻き試験方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４４０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係る引掻き試験方法においては、フィルム状試料の引掻き傷の有無は目視により判定されるだけであるから、判定結果の信頼性を客観的に確認することが困難であるという問題が生じる。
しかも、例えば樹脂材などから成るフィルム状試料においては、引掻き傷の経時変化が大きい場合があり、引掻き傷の生成後に目視による観察を行なうまでに要する時間にばらつきがあると、判定結果の再現性が損なわれてしまうという問題が生じる。
また、鉛筆芯による引掻き試験において、鉛筆芯を所定形状に研磨する作業が人の手作業により行なわれる場合には、鉛筆芯の研磨状態を均一にすることが困難であって、引掻き試験の試験結果の再現性が損なわれてしまう虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、引掻き試験の試験結果およびフィルム状試料の引掻き傷に対する判定の判定結果の再現性を確保し、判定結果の信頼性を客観的に示すことが可能な引掻き試験機および引掻き試験方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の請求項１に係る引掻き試験機は、フィルム状試料（例えば、実施の形態でのフィルム状試料２１）を固定可能な載置面（例えば、実施の形態での載置面１１Ａ）を有する載置台（例えば、実施の形態での載置台１１）と、該載置面上に固定された前記フィルム状試料の表面に接触可能な先端部（例えば、実施の形態での先端部１３ａ）を有する引掻き部材（例えば、実施の形態での引掻き部材１３）と、前記載置面上に固定された前記フィルム状試料の表面に前記引掻き部材の先端部を接触させた状態で前記引掻き部材に対して前記載置台を所定の引掻き方向に相対移動可能な駆動装置（例えば、実施の形態での駆動装置１４）とを備える引掻き試験機（例えば、実施の形態での引掻き試験機１０）であって、前記フィルム状試料の表面のうち、少なくとも前記引掻き部材の先端部が接触する領域および前記引掻き部材の先端部が接触してきた軌跡領域を含む表面領域を拡大可能に撮像し、撮像結果の画像データを出力する撮像装置（例えば、実施の形態での顕微鏡１５）と、該撮像装置から出力された前記画像データを表示する表示装置（例えば、実施の形態での表示装置１６）とを備える。
【０００７】
さらに、本発明の請求項２に係る引掻き試験機では、前記載置台は透光性部材から成り、前記フィルム状試料は透光性を有し、前記撮像手段は、前記載置台の前記載置面に対して裏面側に配置され、前記載置面上に固定された前記フィルム状試料の表面を、前記載置台および前記フィルム状試料を透過して撮像する。
【０００８】
さらに、本発明の請求項３に係る引掻き試験機は、前記引掻き部材の先端部が接触する前記フィルム状試料の表面に作用する垂直方向の押付け力（例えば、実施の形態での押付け力Ｆｎ）および水平方向の接線力（例えば、実施の形態での接線力Ｆｔ）を検出する検出手段（例えば、実施の形態での検出部３３および接線力演算部５１および押付け力演算部５２）を備える。
【０００９】
さらに、本発明の請求項４に係る引掻き試験機では、前記フィルム状試料の表面に接触する前記引掻き部材の先端部の接触面積は、前記先端部の形状に応じた所定接触面積以上である。
【００１０】
さらに、本発明の請求項５に係る引掻き試験機では、前記引掻き部材は前記フィルム状試料よりも耐磨耗性が高い材質から成り、鉛筆芯と同一の直径の円柱状に形成された前記引掻き部材の先端部の前記所定接触面積は１５０００μｍ２である。
【００１１】
また、本発明の請求項６に係る引掻き試験方法は、請求項１に記載の引掻き試験機を用いる引掻き試験方法であって、前記画像データに基づき、前記フィルム状試料の表面での前記引掻き部材の先端部による引掻き傷の有無を判定し、該判定の結果に応じて前記フィルム状試料を分類する。
【００１２】
さらに、本発明の請求項７に係る引掻き試験方法は、前記引掻き部材の先端部が接触する前記フィルム状試料の表面に作用する垂直方向の押付け力と水平方向の接線力とを検出し、前記押付け力と前記接線力との比によるスクラッチ摩擦係数に応じて前記フィルム状試料の耐引掻き性の優劣を判定し、該判定の結果に応じて前記フィルム状試料を分類する。
【００１３】
さらに、本発明の請求項８に係る引掻き試験方法は、前記引掻き部材の先端部が接触する前記フィルム状試料の表面に作用する力に応じた耐荷重ＣＬと、前記引掻き部材の先端部の接触面積Ａと、前記フィルム状試料の降伏応力σと、前記引掻き部材の先端部の接触長さＬと、前記フィルム状試料の固形量に応じた膜厚Ｈとによる耐スクラッチ性パラメータＦｐ（＝（（ＣＬ／Ａ）／σ）×（Ｌ／Ｈ））を演算し、該耐引掻き性パラメータＦに応じて前記フィルム状試料の耐引掻き性の優劣を判定し、該判定の結果に応じて前記フィルム状試料を分類する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１に係る引掻き試験機によれば、フィルム状試料の表面のうち、少なくとも引掻き部材の先端部が接触する領域および引掻き部材の先端部が接触してきた軌跡領域を含む表面領域の画像データは、表示装置にリアルタイムに表示可能である。
このため、画像データに基づく所定の判定処理を所定のタイミング（例えば、引掻き部材に対して載置台を相対移動中の逐次のタイミングや、引掻き部材に対する載置台の相対移動が完了した時点など）で実行することができ、所定の判定処理を実行するタイミングにばらつきが生じることに起因して判定結果の再現性が損なわれてしまことを防止することができる。
【００１５】
さらに、本発明の請求項２に係る引掻き試験機によれば、引掻き部材の先端部が接触するフィルム状試料の領域を載置台の裏面側から容易に撮像することができ、フィルム状試料の表面に対する引掻き部材の先端部の接触状態を、例えば引掻き部材に対して載置台を相対移動中などのリアルタイムに表示装置に表示することができる。
【００１６】
さらに、本発明の請求項３に係る引掻き試験機によれば、引掻き部材の先端部によってフィルム状試料の表面に作用する押付け力および接線力を、例えば引掻き部材に対して載置台を相対移動中などのリアルタイムに自動的に検出することができる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項４に係る引掻き試験機によれば、引掻き部材の先端部の接触面積を、引掻き部材の先端部の形状に応じた所定接触面積以上に設定することにより、所定の耐引掻き性パラメータによってフィルム状試料の耐引掻き性を判定する所定の判定処理の判定結果が引掻き部材の先端部の接触面積に応じて変動してしまうことを防止し、フィルム状試料の耐引掻き性の定量的評価に対する所望の信頼性および再現性を確保することができる。
【００１８】
さらに、本発明の請求項５に係る引掻き試験機によれば、鉛筆芯と同一の直径の円柱状かつフィルム状試料よりも耐磨耗性が高い材質から成る引掻き部材の先端部の接触面積を、１５０００μｍ２以上に設定することにより、所定の耐引掻き性パラメータによってフィルム状試料の耐引掻き性を判定する所定の判定処理の判定結果が引掻き部材の先端部の接触面積に応じて変動してしまうことを防止し、フィルム状試料の耐引掻き性の定量的評価に対する所望の信頼性および再現性を確保することができる。
しかも、鉛筆芯とは異なり、フィルム状試料よりも耐磨耗性が高い材質から成る引掻き部材の先端部によって、引掻き試験の試験結果の再現性を確保することができる。
【００１９】
また、本発明の請求項６に係る引掻き試験方法によれば、フィルム状試料の表面のうち、少なくとも引掻き部材の先端部が接触する領域および引掻き部材の先端部が接触してきた軌跡領域を含む表面領域の画像データは、表示装置にリアルタイムに表示可能である。
このため、画像データに基づき引掻き傷の有無を判定する所定の判定処理を所定のタイミング（例えば、引掻き部材に対して載置台を相対移動中の逐次のタイミングや、引掻き部材に対する載置台の相対移動が完了した時点など）で実行することができ、所定の判定処理を実行するタイミングにばらつきが生じることに起因して判定結果の再現性が損なわれてしまことを防止することができる。
【００２０】
さらに、本発明の請求項７に係る引掻き試験機方法によれば、スクラッチ摩擦係数に応じてフィルム状試料の耐引掻き性の優劣を判定することにより、判定結果の所望の信頼性および再現性を確保することができる。
【００２１】
さらに、本発明の請求項８に係る引掻き試験機方法によれば、耐引掻き性パラメータＦに応じてフィルム状試料の耐引掻き性の優劣を判定することにより、判定結果の所望の信頼性および再現性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るフィルム状試料の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の一部を拡大して示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の一部を拡大して示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の一部を拡大して示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の顕微鏡から出力される画像データの例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の処理装置の構成図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機を用いた引掻き試験により得られる押付け力Ｆｎとスクラッチ摩擦係数μｓとの対応関係の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の顕微鏡から出力される画像データの例をスクラッチ摩擦係数μｓに応じて示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機の顕微鏡から出力される画像データの例を引掻き傷の有無に応じて示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機を用いた引掻き試験により得られる接触面積と負荷荷重との対応関係の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機を用いた引掻き試験により得られる接触面積と異なるフィルム状試料毎の耐荷重との対応関係の一例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る引掻き試験機を用いた引掻き試験により得られる接触面積と耐スクラッチ性パラメータＦｐとの対応関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態に係る引掻き試験機および引掻き試験方法について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による引掻き試験機１０は、例えば図１に示すように、載置台１１と、引掻き部材支持部１２と、引掻き部材１３と、駆動装置１４と、顕微鏡１５と、表示装置１６と、処理装置１７とを備えて構成されている。
【００２４】
載置台１１は、例えばアクリル樹脂やガラスなどの透光性部材から成り、フィルム状試料２１を固定可能な載置面１１Ａを有している。
載置台１１は、この駆動装置１４から出力される駆動力によって支持台１０ａに対して水平方向の所定の引掻き方向に往復移動可能に構成されている。
【００２５】
なお、フィルム状試料２１は、例えば光学フィルムや透明導電フィルムなどの機能性フィルムであって、例えば図２に示す試験用のフィルム状試料２１は、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）から成るなる基材と、紫外線硬化樹脂を酢酸エチルで希釈して得られる塗液を基材の表面上に所定の塗布方向に塗布して形成されたハードコート層とを備えて構成されている。
【００２６】
この試験用のフィルム状試料２１では、ハードコート層の厚さ（膜厚）は、紫外線硬化樹脂を酢酸エチルで希釈して得られる塗液のＮＶ値（固形量ｗｔ％）に応じた値となっている。
【００２７】
引掻き部材支持部１２は、例えば図１に示すように、支持台１０ａに固定されて鉛直方向上方に伸びる支持柱１０ｂに設けられた４節平行リンク機構３１と、この４節平行リンク機構３１の揺動端部３１ａに固定された錘支持台３２および検出部３３および引掻き部材固定部３４とを備えて構成されている。
【００２８】
４節平行リンク機構３１は、例えば、支持台１０ａに固定されて鉛直方向上方に伸びるように形成された支持柱１０ｂにおいて上下方向に離間した２つの揺動支点３１ｂ，３１ｂと、２つの揺動支点３１ｂ，３１ｂにより支持された２つの平行なリンクレバー３１ｃ，３１ｃと、支持柱１０ｂと同様に鉛直方向に伸びるように形成され、２つのリンクレバー３１ｃ，３１ｃの端部同士を接続する揺動端部３１ａとを備えている。
そして、揺動端部３１ａは、支持柱１０ｂに平行（つまり鉛直方向に平行）な状態を維持しつつ２つの揺動支点３１ｂ，３１ｂに対して揺動可能とされている。
【００２９】
また、２つのリンクレバー３１ｃ，３１ｃのうち、一方のリンクレバー３１ｃには、揺動支点３１ｂからリンクレバー３１ｃの延在方向の反対方向に伸びるバランスレバー３１ｄが一体に形成され、このバランスレバー３１ｄにはバランス錘３１ｅが連結されている。
【００３０】
これらのバランスレバー３１ｄおよびバランス錘３１ｅは、錘支持台３２に錘が載置されていない状態かつ引掻き部材固定部３４に引掻き部材１３が固定された状態で２つのリンクレバー３１ｃ，３１ｃを水平に維持するように設定されている。
これにより、錘支持台３２に適宜の錘が載置されることによって、引掻き部材１３の先端部１３ａに鉛直方向下方に向かう荷重が作用するようになっている。
【００３１】
錘支持台３２は、例えば図３および図４に示すように、４節平行リンク機構３１の揺動端部３１ａに固定され、適宜の錘が載置された場合に、この錘による荷重を揺動端部３１ａおよび検出部３３および引掻き部材固定部３４を介して引掻き部材１３の先端部１３ａに作用させる。
【００３２】
検出部３３は、４節平行リンク機構３１の揺動端部３１ａに固定され、第１ひずみ検出部４１と、第２ひずみ検出部４２とを備えて構成されている。
第１ひずみ検出部４１は、例えば、水平方向に平行に所定間隔をおいて配置された２つの第１板ばね４１ａ，４１ａと、２つの第１板ばね４１ａ，４１ａの各表面上に配置された２つの第１ひずみゲージ４１ｂ，４１ｂとを備えて構成されている。
【００３３】
第２ひずみ検出部４２は、例えば、鉛直方向に平行に所定間隔をおいて配置された２つの第２板ばね４２ａ，４２ａと、２つの第２板ばね４２ａ，４２ａの各表面上に配置された２つの第２ひずみゲージ４２ｂ，４２ｂとを備えて構成されている。
そして、各ひずみゲージ４１ｂ，４２ｂから出力される検出結果の信号は、処理装置１７に入力されている。
【００３４】
引掻き部材固定部３４は、検出部３３を介して４節平行リンク機構３１の揺動端部３１ａに固定され、引掻き部材１３を着脱可能に固定する。
【００３５】
例えば、引掻き部材固定部３４は、引掻き部材１３の先端部１３ａが第２ひずみ検出部４２の２つの第２ひずみゲージ４２ｂ，４２ｂの鉛直方向下方に位置するように、かつ引掻き部材１３の中心軸が鉛直方向に対して所定角度（例えば、４５°など）で傾斜するようにして引掻き部材１３を固定する。
【００３６】
引掻き部材１３は、例えば鉛筆や、鉛筆芯と同一の直径の円柱状かつフィルム状試料２１よりも耐磨耗性が高い材質（例えば、鋼材など）から成る先端部１３ａを有する棒状部材などであって、載置台１１の載置面１１Ａ上に固定されたフィルム状試料２１の表面に接触可能な先端部１３ａを有している。
【００３７】
駆動装置１４は、例えばモータおよびラックアンドピニオン機構（図示略）などを具備して支持台１０ａ上に配置され、載置台１１を支持台１０ａに対して水平方向の所定の引掻き方向に所定速度で往復移動させる。
これにより、例えば図５に示すように、載置面１１Ａ上に固定されたフィルム状試料２１の表面に引掻き部材１３の先端部１３ａを接触させた状態で引掻き部材１３に対して載置台１１が所定の引掻き方向に相対移動する。
【００３８】
顕微鏡１５は、例えば図１に示すように、載置台１１の載置面１１Ａに対して裏面側に配置され、載置面１１Ａ上に固定されたフィルム状試料２１の表面を、載置台１１およびフィルム状試料２１を透過して、拡大可能に撮像し、撮像結果の画像データを出力する。
顕微鏡１５は、例えば、フィルム状試料２１の表面のうち、少なくとも引掻き部材１３の先端部１３ａが接触する接触領域および載置台１１の移動に伴い引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しつつ移動してきた軌跡領域を含む表面領域を拡大可能に撮像する。
【００３９】
表示装置１６は、顕微鏡１５および処理装置１７に接続され、例えば、顕微鏡１５から出力された画像データをリアルタイムに表示したり、例えば処理装置１７から出力される各種のデータなどを表示する。
【００４０】
なお、顕微鏡１５から出力される画像データ（つまり、引掻き試験機１０を用いたフィルム状試料２１に対する引掻き試験の試験結果）は、例えば図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、引掻き部材１３によってフィルム状試料２１の表面に生じる引掻き傷の有無、および引掻き傷の程度に応じて分類可能である。
【００４１】
例えば図６（Ａ）〜（Ｃ）に示す画像データは、引掻き部材１３に対する載置台１１の相対移動によって引掻き部材（例えば、鉛筆）１３の先端部１３ａがフィルム状試料２１の表面上の接触領域まで移動した状態を示す画像データである。
そして、例えば図６（Ａ）に示す画像データは、引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しつつ移動してきた軌跡領域に引掻き傷が存在しない場合（傷無の場合）に分類される。
また、例えば図６（Ｂ）に示す画像データは、軌跡領域に軽度の引掻き傷が存在する場合（軽度の場合）に分類される。
また、例えば図６（Ｃ）に示す画像データは、軌跡領域に重度の引掻き傷が存在する場合（重度の場合）に分類される。
【００４２】
処理装置１７は、例えば図７に示すように、接線力演算部５１と、押付け力演算部５２と、スクラッチ摩擦係数演算部５３と、耐スクラッチ性判定部５４と、記憶部５５とを備えて構成されている。
【００４３】
接線力演算部５１は、例えば図４に示すように、第２ひずみゲージ４２ｂから出力される検出結果の信号に基づき、第２板ばね４２ａの曲げ歪みΔε２を取得する。
そして、第２ひずみゲージ４２ｂの直下に引掻き部材１３の先端部１３ａが配置されていることから、曲げ歪みΔε２は接線力（つまり、水平方向の所定の引掻き方向に引掻き部材１３の先端部１３ａに作用する力）Ｆｔのみに依存するとして、接線力Ｆｔによる第２板ばね４２ａの曲げ歪みΔε２Ｆｔは曲げ歪みΔε２に等しいとする。
そして、予め較正により得られた定数Ｃ３により接線力Ｆｔ（＝Ｃ３×Δε２Ｆｔ）を算出し、この算出結果を出力する。
【００４４】
また、接線力演算部５１は、予め較正により得られた定数Ｃ２により、接線力Ｆｔによる第１板ばね４１ａの曲げ歪みΔε１Ｆｔ（＝Ｃ２×Δε２Ｆｔ）を算出し、この算出結果を押付け力演算部５２に出力する。
【００４５】
押付け力演算部５２は、第１ひずみゲージ４１ｂから出力される検出結果の信号に基づき、第１板ばね４１ａの曲げ歪みΔε１を取得する。
そして、曲げ歪みΔε１は接線力Ｆｔおよび押付け力（つまり、鉛直方向下方に引掻き部材１３の先端部１３ａに作用する力）Ｆｎに依存するとして、接線力Ｆｔによる第１板ばね４１ａの曲げ歪みΔε１Ｆｔと押付け力Ｆｎによる第１板ばね４１ａの曲げ歪みΔε１Ｆｎの和は曲げ歪みΔε１に等しいとする。
【００４６】
そして、押付け力演算部５２は、接線力演算部５１から出力された接線力Ｆｔによる第１板ばね４１ａの曲げ歪みΔε１Ｆｔ（＝Ｃ２×Δε２Ｆｔ）を曲げ歪みΔε１から減算して、押付け力Ｆｎによる第１板ばね４１ａの曲げ歪みΔε１Ｆｎを算出する。
そして、予め較正により得られた定数Ｃ１により押付け力Ｆｎ（＝Ｃ１×Δε１Ｆｎ）を算出し、この算出結果を出力する。
【００４７】
スクラッチ摩擦係数演算部５３は、例えば図７に示すように、接線力演算部５１から出力される接線力Ｆｔと押付け力演算部５２から出力される押付け力Ｆｎとの比によってスクラッチ摩擦係数μｓ（＝Ｆｔ／Ｆｎ）を演算し、この演算結果を出力する。
【００４８】
なお、顕微鏡１５から出力される画像データ（つまり、引掻き試験機１０を用いたフィルム状試料２１に対する引掻き試験の試験結果）は、例えば図８に示すように、スクラッチ摩擦係数演算部５３から出力されるスクラッチ摩擦係数μｓに応じて分類可能である。
【００４９】
例えば図８において、フィルム状試料２１に対する目視では引掻き傷の存在が認められない場合（傷無および軽度（傷無）の場合）と、フィルム状試料２１に対する目視でも引掻き傷の存在が認められる場合（軽度（傷有）および重度の場合）とは、押付け力Ｆｎの大きさに依らずに、スクラッチ摩擦係数μｓの所定値（例えば、μｓ＝０．１４）によって分類可能である。
これにより、フィルム状試料２１に対する目視による引掻き傷の有無に応じた分類結果と、スクラッチ摩擦係数μｓの所定値による分類結果とを整合させることができる。
【００５０】
なお、例えば図８において、軽度（傷無）の場合は、フィルム状試料２１の表面上において引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しつつ移動してきた軌跡領域に引掻き傷が存在しない場合である。
また、軽度（傷無）の場合は、画像データにおいては軌跡領域に軽度の引掻き傷の存在が認められるが、フィルム状試料２１に対する目視では引掻き傷の存在が認められない場合である。
また、軽度（傷有）の場合は、画像データにおいて軌跡領域に軽度の引掻き傷の存在が認められ、フィルム状試料２１に対する目視でも引掻き傷の存在が認められる場合である。
また、重度の場合は、画像データにおいて軌跡領域に重度の引掻き傷の存在が認められ、フィルム状試料２１に対する目視でも引掻き傷の存在が認められる場合である。
【００５１】
さらに、例えば図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、画像データにおいて軌跡領域に重度の引掻き傷の存在が認められる重度の場合においては、スクラッチ摩擦係数μｓの増大に伴い、引掻き傷の程度（例えば、引掻き傷の太さおよび引掻き傷の数など）が増大傾向に変化する。
これにより、引掻き傷の程度に応じたスクラッチ摩擦係数μｓによって、顕微鏡１５から出力される画像データを分類可能である。
【００５２】
耐スクラッチ性判定部５４は、少なくとも接線力演算部５１から出力される接線力Ｆｔまたは押付け力演算部５２から出力される押付け力Ｆｎと、予め記憶部５５に記憶している各種のパラメータとに基づき、耐スクラッチ性パラメータＦｐを演算し、この演算結果を出力する。
【００５３】
例えば、耐スクラッチ性判定部５４は、引掻き部材１３の先端部１３ａが接触するフィルム状試料２１の表面に作用する力（例えば、押付け力Ｆｎ）に応じた耐荷重ＣＬと、フィルム状試料２１の表面に接触する引掻き部材１３の先端部１３ａの接触面積Ａと、フィルム状試料２１の降伏応力σと、引掻き部材１３の先端部１３ａの接触長さＬと、フィルム状試料２１の固形量に応じた膜厚Ｈとにより、
耐スクラッチ性パラメータＦｐ（＝（（ＣＬ／Ａ）／σ）×（Ｌ／Ｈ））を演算する。
【００５４】
なお、耐荷重ＣＬは、例えば錘支持台３２に載置される錘が変更される複数回の引掻き試験毎に演算される押付け力Ｆｎに基づき設定される。
また、接触面積Ａは、例えば引掻き試験によって得られる画像データにおいて引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しているフィルム状試料２１の表面上の接触領域の面積に基づき設定される。
また、降伏応力σは、例えば錘支持台３２に載置される錘が変更される複数回の引掻き試験毎に演算される押付け力Ｆｎと、各引掻き試験後のフィルム状試料２１に対する断面観察とに基づき設定される。
【００５５】
また、接触長さＬは、例えば引掻き試験によって得られる画像データにおいて引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しているフィルム状試料２１の表面上の接触領域の引掻きに垂直な方向の長さに基づき設定される。
また、膜厚Ｈは、例えば予め既知とされるフィルム状試料２１のハードコート層のＮＶ値（固形量ｗｔ％）に応じた厚さに基づき設定される。
【００５６】
そして、顕微鏡１５から出力される画像データ（つまり、引掻き試験機１０を用いたフィルム状試料２１に対する引掻き試験の試験結果）は、耐スクラッチ性判定部５４から出力される耐スクラッチ性パラメータＦｐに応じて分類可能である。
【００５７】
例えば図１０（Ａ），（Ｂ）に示す画像データは、引掻き部材１３を鉛筆芯と同一の直径の円柱状かつフィルム状試料２１よりも耐磨耗性が高い材質（例えば、鋼材など）から成る先端部１３ａを有する棒状部材とした場合において、引掻き部材１３に対する載置台１１の相対移動によって引掻き部材１３の先端部１３ａがフィルム状試料２１の表面上の接触領域まで移動した状態を示す画像データである。
【００５８】
そして、例えば図１０（Ａ）に示す画像データは、引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しつつ移動してきた軌跡領域に引掻き傷が存在する場合（引掻き傷有り）に分類され、例えば図１０（Ｂ）に示す画像データは、軌跡領域に引掻き傷が存在しない場合（引掻き傷無し）に分類される。
【００５９】
これらの引掻き傷の有無は、例えば図１１に示すように、例えば押付け力Ｆｎに応じた負荷荷重と接触面積とに応じて変化する。
例えば、負荷荷重の増大に伴い、引掻き傷有りに分類される接触面積の下限値は低下傾向に変化し、接触面積の増大に伴い、引掻き傷有りに分類される負荷荷重の下限値は増大傾向に変化する。
【００６０】
また、例えば図１２に示すように、引掻き部材１３を鉛筆芯と同一の直径の円柱状かつフィルム状試料２１よりも耐磨耗性が高い材質（例えば、鋼材など）から成る先端部１３ａを有する棒状部材とした場合において、膜厚Ｈが異なる３つのフィルム状試料２１（試料ａ，試料ｂ，試料ｃ）に対して、例えば押付け力Ｆｎに応じた耐荷重は接触面積の増大に伴い線形的に増大傾向に変化する。
【００６１】
これらに対して、例えば図１３に示すように、引掻き部材１３を鉛筆芯と同一の直径の円柱状かつフィルム状試料２１よりも耐磨耗性が高い材質（例えば、鋼材など）から成る先端部１３ａを有する棒状部材とした場合において、耐スクラッチ性パラメータＦｐは、３つのフィルム状試料２１（試料ａ，試料ｂ，試料ｃ）に依らずに、所定接触面積（例えば、１５０００μｍ２など）以上において接触面積に依らずに一定となる。
【００６２】
なお、３つのフィルム状試料２１（試料ａ，試料ｂ，試料ｃ）は、例えば、順次、試料ａと，試料ｂと，試料ｃとにおいて、ハードコート層のＮＶ値（固形量ｗｔ％）が増大している。
【００６３】
すなわち、例えば図１１および図１２に示す負荷荷重および耐荷重は接触面積の変化に応じて変化することに対して、例えば図１３に示すように、耐スクラッチ性パラメータＦｐは所定接触面積（例えば、１５０００μｍ２など）以上において接触面積の変化に関わらずに一定値となる。
しかも、この所定接触面積（例えば、１５０００μｍ２など）は、フィルム状試料２１の膜厚Ｈつまりハードコート層のＮＶ値（固形量ｗｔ％）に応じた厚さに関わらずに同一となる。
これにより、接線力Ｆｔまたは押付け力Ｆｎと、予め記憶部５５に記憶している各種のパラメータとに基づく耐スクラッチ性パラメータＦｐによって、顕微鏡１５から出力される画像データを分類可能である。
【００６４】
なお、引掻き部材１３を鉛筆芯と同一の直径の円柱状かつフィルム状試料２１よりも耐磨耗性が高い材質（例えば、鋼材など）から成る先端部１３ａを有する棒状部材とした場合において、所定接触面積を１５０００μｍ２としたが、この所定接触面積は引掻き部材１３の先端部１３ａの形状に応じて変更可能である。
【００６５】
本実施の形態による引掻き試験機１０は上記構成を備えており、次に、この引掻き試験機１０を用いた引掻き試験方法について説明する。
【００６６】
先ず、載置台１１の載置面１１Ａ上にフィルム状試料２１を固定する。
次に、引掻き部材１３の先端部１３ａが第２ひずみ検出部４２の２つの第２ひずみゲージ４２ｂ，４２ｂの鉛直方向下方に位置するようにして、引掻き部材固定部３４に引掻き部材１３を固定する。
【００６７】
次に、例えばバランスレバー３１ｄに連結されたバランス錘３１ｅの位置などを調整することによって、錘支持台３２に錘が載置されていない状態かつ引掻き部材固定部３４に引掻き部材１３が固定された状態で２つのリンクレバー３１ｃ，３１ｃを水平にする。
次に、錘支持台３２に適宜の錘を載置して、載置台１１の載置面１１Ａ上に固定されたフィルム状試料２１の表面に引掻き部材１３の先端部１３ａを接触させる。
【００６８】
次に、駆動装置１４による載置台１１の駆動および顕微鏡１５によるフィルム状試料２１の表面の撮像および各ひずみゲージ４１ｂ，４２ｂによる検出を開始する。
これにより、載置台１１は支持台１０ａおよび引掻き部材１３に対して水平方向の所定の引掻き方向に所定速度で相対移動する。
そして、フィルム状試料２１の表面のうち、少なくとも引掻き部材１３の先端部１３ａが接触する接触領域および載置台１１の移動に伴い引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しつつ移動する軌跡領域を含む表面領域を、載置台１１およびフィルム状試料２１の裏面側から透過して、拡大可能に逐次撮像して得られた画像データが、顕微鏡１５から逐次出力される。
そして、各ひずみゲージ４１ｂ，４２ｂから検出結果の信号が出力される。
【００６９】
次に、顕微鏡１５から逐次出力される画像データの表示装置１６での表示を開始する。
そして、各ひずみゲージ４１ｂ，４２ｂから逐次出力される検出結果の信号に基づき、押付け力Ｆｎおよび接線力Ｆｔを算出し、さらに、少なくともスクラッチ摩擦係数μｓまたは耐スクラッチ性パラメータＦｐを算出する。
【００７０】
そして、表示装置１６に表示される画像データに基づき、フィルム状試料２１の表面での引掻き部材１３の先端部１３ａによる引掻き傷の有無を判定し、この判定の結果に応じてフィルム状試料２１を分類する。
また、少なくともスクラッチ摩擦係数μｓまたは耐スクラッチ性パラメータＦｐに応じてフィルム状試料２１の耐引掻き性の優劣を判定し、この判定の結果に応じてフィルム状試料２１を分類する。
【００７１】
なお、耐引掻き性の優劣は、例えば目視により検知可能な引掻き傷の有無や、例えばフィルム状試料２１の表面を拡大撮像して得られる画像データ上で検知可能な引掻き傷の有無や、例えば引掻き傷の程度（例えば、引掻き傷の太さおよび引掻き傷の数など）などに関連した優劣である。
【００７２】
また、表示装置１６に表示される画像データまたは各ひずみゲージ４１ｂ，４２ｂから出力される検出結果に基づく各種の判定処理は、例えば、引掻き部材１３に対して載置台１１を相対移動中の逐次のタイミングや、引掻き部材１３に対する載置台１１の相対移動が完了した時点などの所定に固定されたタイミングで実行する。
【００７３】
上述したように、本実施の形態による引掻き試験機１０によれば、フィルム状試料２１の表面のうち、少なくとも引掻き部材１３の先端部１３ａが接触する接触領域および引掻き部材１３の先端部１３ａが接触しつつ移動してきた軌跡領域を含む表面領域の画像データは、表示装置１６においてリアルタイムに表示可能である。
このため、画像データに基づく各種の判定処理を所定のタイミング（例えば、引掻き部材１３に対して載置台１１を相対移動中の逐次のタイミングや、引掻き部材１３に対する載置台１１の相対移動が完了した時点などの所定に固定されたタイミング）で実行することができ、各種の判定処理を実行するタイミングにばらつきが生じることに起因して判定結果の再現性が損なわれてしまことを防止することができる。
【００７４】
さらに、引掻き部材１３の先端部１３ａが接触するフィルム状試料２１の領域を顕微鏡１５によって載置台１１の裏面側から容易に撮像することができ、フィルム状試料２１の表面に対する引掻き部材１３の先端部１３ａの接触状態を、例えば引掻き部材１３に対して載置台１１を相対移動中の期間などでリアルタイムに表示装置１６に表示することができる。
これにより、引掻き試験機１０を用いたフィルム状試料２１に対する引掻き試験の試験結果をより詳細に分類することが可能である。
【００７５】
さらに、各ひずみゲージ４１ｂ，４２ｂから逐次出力される検出結果の信号に基づき、引掻き部材１３の先端部１３ａによってフィルム状試料２１の表面に作用する押付け力Ｆｎおよび接線力Ｆｔを、所定のタイミング（例えば、引掻き部材１３に対して載置台１１を相対移動中の逐次のタイミングや、引掻き部材１３に対する載置台１１の相対移動が完了した時点などの所定に固定されたタイミング）で検出することができる。
これにより、例えば引掻き部材１３に対して載置台１１を相対移動中の期間などのリアルタイムに自動的に検出することが可能である。
【００７６】
さらに、引掻き部材１３の先端部１３ａの接触面積を、引掻き部材１３の先端部１３ａの形状に応じた所定接触面積以上に設定することにより、所定の耐スクラッチ性パラメータＦｐによってフィルム状試料２１の耐引掻き性を判定する所定の判定処理の判定結果が引掻き部材１３の先端部１３ａの接触面積に応じて変動してしまうことを防止し、フィルム状試料２１の耐引掻き性の定量的評価に対する所望の信頼性および再現性を確保することができる。
【００７７】
特に、鉛筆芯と同一の直径の円柱状かつフィルム状試料２１よりも耐磨耗性が高い材質から成る引掻き部材１３の先端部１３ａの接触面積を、１５０００μｍ２以上に設定することにより、所定の耐スクラッチ性パラメータＦｐによってフィルム状試料２１の耐引掻き性を判定する所定の判定処理の判定結果が引掻き部材１３の先端部１３ａの接触面積に応じて変動してしまうことを防止し、フィルム状試料２１の耐引掻き性の定量的評価に対する所望の信頼性および再現性を確保することができる。
しかも、鉛筆芯とは異なる、かつフィルム状試料２１よりも耐磨耗性が高い材質から成る引掻き部材１３の先端部１３ａによって、引掻き試験の試験結果の再現性を確保することができる。
【００７８】
また、本実施の形態による引掻き試験方法によれば、画像データに基づき引掻き傷の有無を判定し、該判定の結果に応じてフィルム状試料２１を分類する所定の処理を所定のタイミング（例えば、引掻き部材１３に対する載置台１１の相対移動が完了した時点などの所定に固定されたタイミング）で実行することができ、所定の処理を実行するタイミングにばらつきが生じることに起因して処理結果の再現性が損なわれてしまことを防止することができる。
【００７９】
さらに、スクラッチ摩擦係数μｓまたは耐スクラッチ性パラメータＦｐに応じてフィルム状試料２１の耐引掻き性の優劣を判定することにより、判定結果の所望の信頼性および再現性を確保することができる。
【００８０】
なお、上述した実施の形態において、処理装置１７は、顕微鏡１５から出力される画像データに対して自動的に所定の画像処理を行なう画像処理部を備えてもよい。
この画像処理部は、例えば顕微鏡１５から逐次出力される画像データに対してリアルタイムに所定の画像処理を実行することにより、例えば引掻き部材１３によってフィルム状試料２１の表面に生じる引掻き傷の有無の判定や、例えば接触面積Ａおよび接触長さＬなどの各種のパラメータの算出などを自動的に実行してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０ 引掻き試験機
１１ 載置台
１１Ａ 載置面
１３ａ 先端部
１３ 引掻き部材
１４ 駆動装置
１５ 顕微鏡（撮像装置）
１６ 表示装置
２１ フィルム状試料
３３ 検出部（検出手段）
５１ 接線力演算部（検出手段）
５２ 押付け力演算部（検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム状試料を固定可能な載置面を有する載置台と、該載置面上に固定された前記フィルム状試料の表面に接触可能な先端部を有する引掻き部材と、
前記載置面上に固定された前記フィルム状試料の表面に前記引掻き部材の先端部を接触させた状態で前記引掻き部材に対して前記載置台を所定の引掻き方向に相対移動可能な駆動装置とを備える引掻き試験機であって、
前記フィルム状試料の表面のうち、少なくとも前記引掻き部材の先端部が接触する領域および前記引掻き部材の先端部が接触してきた軌跡領域を含む表面領域を拡大可能に撮像し、撮像結果の画像データを出力する撮像装置と、
該撮像装置から出力された前記画像データを表示する表示装置とを備えることを特徴とする引掻き試験機。
【請求項２】
前記載置台は透光性部材から成り、前記フィルム状試料は透光性を有し、
前記撮像手段は、前記載置台の前記載置面に対して裏面側に配置され、前記載置面上に固定された前記フィルム状試料の表面を、前記載置台および前記フィルム状試料を透過して撮像することを特徴とする請求項１に記載の引掻き試験機。
【請求項３】
前記引掻き部材の先端部が接触する前記フィルム状試料の表面に作用する垂直方向の押付け力および水平方向の接線力を検出する検出手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の引掻き試験機。
【請求項４】
前記フィルム状試料の表面に接触する前記引掻き部材の先端部の接触面積は、前記先端部の形状に応じた所定接触面積以上であること特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載の引掻き試験機。
【請求項５】
前記引掻き部材は前記フィルム状試料よりも耐磨耗性が高い材質から成り、
鉛筆芯と同一の直径の円柱状に形成された前記引掻き部材の先端部の前記所定接触面積は１５０００μｍ２であることを特徴とする請求項４に記載の引掻き試験機。
【請求項６】
請求項１に記載の引掻き試験機を用いる引掻き試験方法であって、
前記画像データに基づき、前記フィルム状試料の表面での前記引掻き部材の先端部による引掻き傷の有無を判定し、該判定の結果に応じて前記フィルム状試料を分類することを特徴とする引掻き試験方法。
【請求項７】
前記引掻き部材の先端部が接触する前記フィルム状試料の表面に作用する垂直方向の押付け力と水平方向の接線力とを検出し、
前記押付け力と前記接線力との比によるスクラッチ摩擦係数に応じて前記フィルム状試料の耐引掻き性の優劣を判定し、
該判定の結果に応じて前記フィルム状試料を分類することを特徴とする請求項６に記載の引掻き試験方法。
【請求項８】
前記引掻き部材の先端部が接触する前記フィルム状試料の表面に作用する力に応じた耐荷重ＣＬと、前記引掻き部材の先端部の接触面積Ａと、前記フィルム状試料の降伏応力σと、前記引掻き部材の先端部の接触長さＬと、前記フィルム状試料の固形量に応じた膜厚Ｈとによる耐スクラッチ性パラメータＦｐ（＝（（ＣＬ／Ａ）／σ）×（Ｌ／Ｈ））を演算し、
該耐引掻き性パラメータＦに応じて前記フィルム状試料の耐引掻き性の優劣を判定し、
該判定の結果に応じて前記フィルム状試料を分類することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の引掻き試験方法。
【請求項１】
フィルム状試料を固定可能な載置面を有する載置台と、該載置面上に固定された前記フィルム状試料の表面に接触可能な先端部を有する引掻き部材と、
前記載置面上に固定された前記フィルム状試料の表面に前記引掻き部材の先端部を接触させた状態で前記引掻き部材に対して前記載置台を所定の引掻き方向に相対移動可能な駆動装置とを備える引掻き試験機であって、
前記フィルム状試料の表面のうち、少なくとも前記引掻き部材の先端部が接触する領域および前記引掻き部材の先端部が接触してきた軌跡領域を含む表面領域を拡大可能に撮像し、撮像結果の画像データを出力する撮像装置と、
該撮像装置から出力された前記画像データを表示する表示装置とを備えることを特徴とする引掻き試験機。
【請求項２】
前記載置台は透光性部材から成り、前記フィルム状試料は透光性を有し、
前記撮像手段は、前記載置台の前記載置面に対して裏面側に配置され、前記載置面上に固定された前記フィルム状試料の表面を、前記載置台および前記フィルム状試料を透過して撮像することを特徴とする請求項１に記載の引掻き試験機。
【請求項３】
前記引掻き部材の先端部が接触する前記フィルム状試料の表面に作用する垂直方向の押付け力および水平方向の接線力を検出する検出手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の引掻き試験機。
【請求項４】
前記フィルム状試料の表面に接触する前記引掻き部材の先端部の接触面積は、前記先端部の形状に応じた所定接触面積以上であること特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載の引掻き試験機。
【請求項５】
前記引掻き部材は前記フィルム状試料よりも耐磨耗性が高い材質から成り、
鉛筆芯と同一の直径の円柱状に形成された前記引掻き部材の先端部の前記所定接触面積は１５０００μｍ２であることを特徴とする請求項４に記載の引掻き試験機。
【請求項６】
請求項１に記載の引掻き試験機を用いる引掻き試験方法であって、
前記画像データに基づき、前記フィルム状試料の表面での前記引掻き部材の先端部による引掻き傷の有無を判定し、該判定の結果に応じて前記フィルム状試料を分類することを特徴とする引掻き試験方法。
【請求項７】
前記引掻き部材の先端部が接触する前記フィルム状試料の表面に作用する垂直方向の押付け力と水平方向の接線力とを検出し、
前記押付け力と前記接線力との比によるスクラッチ摩擦係数に応じて前記フィルム状試料の耐引掻き性の優劣を判定し、
該判定の結果に応じて前記フィルム状試料を分類することを特徴とする請求項６に記載の引掻き試験方法。
【請求項８】
前記引掻き部材の先端部が接触する前記フィルム状試料の表面に作用する力に応じた耐荷重ＣＬと、前記引掻き部材の先端部の接触面積Ａと、前記フィルム状試料の降伏応力σと、前記引掻き部材の先端部の接触長さＬと、前記フィルム状試料の固形量に応じた膜厚Ｈとによる耐スクラッチ性パラメータＦｐ（＝（（ＣＬ／Ａ）／σ）×（Ｌ／Ｈ））を演算し、
該耐引掻き性パラメータＦに応じて前記フィルム状試料の耐引掻き性の優劣を判定し、
該判定の結果に応じて前記フィルム状試料を分類することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の引掻き試験方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図６】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１６８１０２（Ｐ２０１２−１６８１０２Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３０８５３（Ｐ２０１１−３０８５３）
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
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